解题思路:(1)由A→O的过程,小球受重力、绳的拉力、电场力和洛伦兹力,绳的拉力和洛伦兹力均与运动方向垂直不做功,只有重力和电场力做功,根据动能定理即可求得O点的速度.
(2)小球由A→O的过程做圆周运动,在最低点,绳的拉力、洛伦兹力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律即可求得拉力大小.
(3)悬线断裂后,沿电场方向小球做匀减速直线运动,沿重力方向做自由落体运动,小球又恰好能通过O点正下方的N点,说明小球到达N点时,沿电场方向的速度为vo,从而可求的由O→N的时间,继而求出ON间的距离.
(1)小球从A运到O的过程中,根据动能定理:
1
2mvo2=mgl−qEl ①
带入数据求得小球在O点速度为:vo=2m/s ②
(2)小球运到O点绳子断裂前瞬间,对小球应用牛顿第二定律:T−mg−f洛=m
vo2
l ③
f洛=Bvoq ④
②③④联立得:T=8.2N ⑤
(3)绳断后,小球水平方向加速度 ax=
F电
m=
Eq
m=5m/s2 ⑥
小球从O点运动至N点所用时间t=
2v0
ax=[2×2/5]s=0.8s ⑦
ON间距离 h=
1
2gt2=3.2m ⑧
答:小球运动到O点时的速度大小为2m/s,悬线断裂前瞬间拉力的大小为8.2N,ON间的距离为3.2m.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;匀变速直线运动的速度与时间的关系;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题考查物体在复合场中的运动,分清楚小球A→N的运动过程,并正确的做出受力分析是解决本题的关键,另外还要会根据物体受力情况判断出物体的运动情况,再结合动能定理即可轻松解决问题.